吳鎖連，康懷彬，李冬姣

（1.鄂州職業(yè)大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北鄂州 436000；2.河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南洛陽 471000）

中國是全球水產(chǎn)品養(yǎng)殖及出口大國之一。水產(chǎn)品因營養(yǎng)豐富而受到廣大消費(fèi)者的青睞，但其內(nèi)源性酶活性高，且攜帶大量的微生物，極易腐敗變質(zhì)，每年世界約有30%的水產(chǎn)品因微生物作用而損失，化學(xué)分解與其他腐敗作用僅為總初級農(nóng)業(yè)及漁業(yè)產(chǎn)品的25%[1]。微凍保鮮通過低溫抑制微生物生長和酶活性，較好地維持了水產(chǎn)品的新鮮度，且解凍時(shí)汁液損失率低，能較好地保持水產(chǎn)品品質(zhì)。通過介紹微凍保鮮的原理及其在水產(chǎn)品中的研究現(xiàn)狀，以期為技術(shù)改進(jìn)及工業(yè)化等方面提供理論依據(jù)。

1 微凍保鮮原理

微凍技術(shù)指將魚體貯藏在略低于肌體水分凍結(jié)點(diǎn)之下（大約-3℃）的一種輕度凍結(jié)或部分凍結(jié)的保鮮技術(shù)，包括冰鹽微凍、冷卻微凍及低溫鹽水微凍法，主要適用于耐凍性差的底棲魚類與淡水魚。微凍保鮮技術(shù)既克服了高溫冷藏中組織細(xì)胞代謝老化的弊端，又避免了低溫冷凍破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。微凍溫度的選擇會因水產(chǎn)品種群、微凍方式而稍有差異。微凍條件下，魚體中5%～30%的水分會凍結(jié)，導(dǎo)致未凍結(jié)區(qū)域的溶液濃度和滲透壓升高，從而抑制細(xì)菌生長繁殖，同時(shí)降低酶對魚體組織的分解[2]。魚體表面會生成1～3 mm厚的薄冰層，有助于保持貯藏與運(yùn)輸過程中微凍溫度的穩(wěn)定性。魚體內(nèi)部則生成分布均勻的細(xì)小冰晶，減少對組織結(jié)構(gòu)的損傷，有效保持魚體原有的鮮度。但微凍保鮮貨架期較短，且對溫度的掌控要求高，1℃的波動也會使水產(chǎn)品中冰晶量翻倍[3]。長期微凍條件下，即使溫度恒定也會有重結(jié)晶生成，即Ostwald熟化[4]。

2 微凍保鮮對水產(chǎn)品貯藏過程中品質(zhì)的影響

2.1 對水產(chǎn)品新鮮度的影響

新鮮度是水產(chǎn)品品質(zhì)評估的重要參數(shù)之一。因其品種較多、組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般需要同時(shí)考查K值、總揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N值）、pH值和菌落總數(shù)（TVC）等參數(shù)指標(biāo)對產(chǎn)品新鮮度進(jìn)行綜合判定。

2.1.1 K值的變化

K值指對ATP及其代謝物定量而獲得的相對值，反映魚體失活后從僵硬到自溶階段ATP降解程度，是目前全球公認(rèn)的新鮮度測定指標(biāo)之一。K值越小表示鮮度越好，通?；铘~的K值＜10%，K值＜20%為極新鮮，20%～60%為新鮮，60%～80%為水產(chǎn)品初期腐敗階段。由于水產(chǎn)品種類不同，ATP的降解途徑和分解速度也存在差異，導(dǎo)致不同品種水產(chǎn)品在貯藏期間K值變化也有差異。如鱸魚、鳙魚等的K值在貯藏前期上升較快，隨后趨于平緩，而鯽魚、南美白對蝦等的K值則保持線性增長。

2.1.2 TVB-N值的變化

TVB-N值指在酶與微生物的協(xié)同作用下水解魚體中蛋白質(zhì)、生成氨及胺類等易揮發(fā)的含氮有機(jī)物，已被多國作為檢測水產(chǎn)品新鮮度的指標(biāo)之一。TVB-N值適用于魚體軟化后，數(shù)據(jù)越高表明氨基酸損失越嚴(yán)重，特別是蛋氨酸與酪氨酸，其中TVB-N值≤13 mg/100 g為一級鮮度標(biāo)準(zhǔn)，≤20 mg/100 g為二級鮮度標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.3 微生物的變化

微凍貯藏過程中，細(xì)菌體內(nèi)的部分水分也會產(chǎn)生凍結(jié)，從而抑制其生長繁殖，影響水產(chǎn)品新鮮度。微生物≤1×107CFU/g為水產(chǎn)品最高可接受度[5]。水產(chǎn)品新鮮度越高，微生物數(shù)量就越少，而微生物數(shù)量又受水產(chǎn)品種類和微凍方式等因素影響。黃海[6]研究不同種類水產(chǎn)品在同一的微凍條件下微生物變化，試驗(yàn)顯示鱸魚的TVC呈下降趨勢，鯽魚呈增長趨勢，鳙魚則呈先下降后上升趨勢，研究人員分析這種現(xiàn)象可能與水產(chǎn)品體表黏液及肌肉中抑菌成分的含量有關(guān)。即使是同種水產(chǎn)品，采取不同的微凍方式，細(xì)菌的數(shù)量也會有差異。Zeng Q Z等人[7]研究北極蝦在不同微凍方法下的微生物變化。采取冰鹽微凍法時(shí)，TVC一直保持上升趨勢。采取冰水微凍法時(shí)，由于冷休克，TVC則先降低后升高，且冰水微凍組的TVC始終比冰鹽微凍組低。學(xué)者認(rèn)為冰水的自由流動性可以減少對北極蝦機(jī)械性損傷，且降溫速度快，抑菌效果好，有效維持水產(chǎn)品品質(zhì)[8]。

2.1.4 pH值的變化

魚體失活后，肌體內(nèi)的糖原與磷酸肌酸等有機(jī)物分解生成酸性化合物，導(dǎo)致pH值下降，隨著貯藏時(shí)間的延伸，魚體蛋白質(zhì)也發(fā)生水解生成含氮的堿性化合物，引起pH值逐漸回升，因此pH值在水產(chǎn)品微凍貯藏期間呈“V”字形狀態(tài)，當(dāng)pH值為最低值時(shí)，表明魚體已到僵硬高峰期。但是也有水產(chǎn)品例外。例如，石斑魚在-3℃的微凍貯藏期間下，魚體的pH值變化不明顯，一直保持在6.8～7.1[9]。大西洋鮭魚在-1.5℃微凍條件下，魚體pH值則始終呈下降趨勢，但是下降速度低于冰藏組[10]。

部分魚類在微凍貯藏期間鮮度指標(biāo)變化見表1。

2.2 對水產(chǎn)品汁液滲出率的影響

汁液滲出率主要用于評估冰晶對魚體組織的機(jī)械性損傷程度。微凍狀態(tài)下，水產(chǎn)品組織細(xì)胞部分發(fā)生凍結(jié)，導(dǎo)致相鄰未凍結(jié)區(qū)的溶液濃度上升，酶含量升高，從而加速魚體肌肉組織分解，使其汁液滲出率上升。而肉汁滲出液營養(yǎng)豐富，又能促進(jìn)微生物的生長，加速水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)。水產(chǎn)品汁液滲出率＜2%被認(rèn)為是可接受的[15]。冷藏或冰藏狀態(tài)下，一般水產(chǎn)品的汁液滲出率＞2%，而微凍狀態(tài)下，很多水產(chǎn)品汁液滲出率＜2%，且波動不大[16-18]，但是隨著貯藏時(shí)間的延長，水產(chǎn)品的汁液滲出率也會上升。學(xué)者發(fā)現(xiàn)采取不同的微凍貯藏溫度，大西洋鱈魚汁液滲出率存在差異。Duun A S等人[19]研究表明，在-2.2℃微凍條件下，鱈魚汁液滲出率≤1.5%，冰藏鱈魚貯藏15 d后汁液滲出率＞5%。Simpson M V等人[20]研究顯示，-3℃微凍保鮮比0℃冷藏保鮮的鱈魚汁液滲出率更高。還有學(xué)者認(rèn)為，大西洋鱈魚蛋白質(zhì)在-3℃變性比-2℃更嚴(yán)重，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的冷凍變性及降解作用會影響魚體肌肉組織的持水力。微凍貯藏期間應(yīng)該盡力避免溫度波動，防止解凍后肌肉的汁液滲出率上升。

表1 部分魚類在微凍貯藏期間鮮度指標(biāo)變化

2.3 對水產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)的影響

質(zhì)構(gòu)是評估水產(chǎn)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，且與水產(chǎn)種類、組織部位、貯藏和加工方式等有關(guān)。微凍條件下，魚體蛋白質(zhì)易發(fā)生低溫變性，細(xì)胞之間結(jié)合力降低，肌原纖維間的空隙增加，導(dǎo)致魚體組織質(zhì)構(gòu)持續(xù)劣變，直至腐敗變質(zhì)。李立杰等人[21]研究-3℃微凍保鮮對南美白對蝦質(zhì)構(gòu)的作用，試驗(yàn)顯示在微凍貯藏前期，對蝦的硬度、彈性、剪切力及咀嚼性等參數(shù)一直升高，2周后各項(xiàng)指標(biāo)又逐漸下降。學(xué)者認(rèn)為水產(chǎn)品失活后，隨著組織內(nèi)酶類的無氧降解作用，水產(chǎn)品進(jìn)入僵直期，質(zhì)構(gòu)指標(biāo)特別是硬度升高；隨著魚體ATP酶的活性降低，肌動球蛋白發(fā)生變性，水產(chǎn)品進(jìn)入解僵期，肌肉硬度降低。除此之外，水產(chǎn)品失活后的質(zhì)構(gòu)變化還和內(nèi)源性酶，尤其是組織蛋白酶（B，L和D）、鈣蛋白酶（m-和μ-）緊密相關(guān)。

2.4 對水產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)的影響

微凍貯藏期間，魚體生成的較少量冰晶可以降低組織的機(jī)械性損傷，延長貨架期?？娪钇降热薣22]通過組織冷凍切片和鏡檢分析鰱魚凍結(jié)期間組織結(jié)構(gòu)的變化，試驗(yàn)顯示冷卻到0℃，肌肉纖維組織排列致密，原生質(zhì)分布均勻；冷凍到-5℃，肌肉纖維之間呈現(xiàn)較小的間距，且有細(xì)小冰晶生成；冷凍到-18℃，肌肉纖維內(nèi)冰結(jié)晶逐漸長大，導(dǎo)致纖維排列松散變形，無規(guī)則；冷凍到-35℃，肌肉纖維內(nèi)冰晶進(jìn)一步增大，引起纖維組織扭曲，形態(tài)雜亂。學(xué)者認(rèn)為肌原纖維的分離可能與冷凍貯藏時(shí)膠原纖維及結(jié)締組織的降解有關(guān)[23]。而肌原纖維的斷裂也許與胞內(nèi)冰晶的機(jī)械損傷相關(guān)，肌原纖維扭曲與收縮也許與水產(chǎn)品凍結(jié)脫水及蛋白酶的分解作用有關(guān)。

3 冰晶形成機(jī)理

冰晶是微凍保鮮技術(shù)中最重要的指標(biāo)之一，冰晶的數(shù)量和大小均決定于對溫度的掌控。微凍保鮮要先冷卻到魚體初始凍結(jié)點(diǎn)，消除結(jié)晶潛熱；再抵消晶核形成和冰晶生長的熱量[24]。微凍條件下，水產(chǎn)品表層先生成細(xì)小冰晶，貯藏24 h后，中心部分才形成較大的冰晶，隨著貯藏溫度穩(wěn)定后，各層的冰晶則變化不大。水產(chǎn)品種類、降溫速率、媒介的導(dǎo)熱性、比熱等要素均能顯著影響冰晶的生成及生長。Kaale L D等人[25-26]研究不同降溫速度對大西洋鮭魚微凍保鮮的影響，實(shí)驗(yàn)顯示快速降溫能高效消除鮭魚的潛熱，生成大量分布均勻的細(xì)小冰晶，降低解凍后肉汁損失，保持良好的持水性。即使是對同一種水產(chǎn)品進(jìn)行微凍保鮮，魚體加工前的狀態(tài)和組織部位不同也會產(chǎn)生不同的影響。Bahuaud D等人[27]采用-1.5℃微凍貯藏大西洋鮭魚4周后，魚體上層生成的冰晶破壞了肌纖維的完整性，且損傷組織內(nèi)溶酶體，降低了解凍后水產(chǎn)品的品質(zhì)。學(xué)者發(fā)現(xiàn)，造成以上結(jié)果的差異性，主要原因在于采取了不同的降溫速率和貯藏溫度等。

4 結(jié)語

隨著生活水平的提升和科技的發(fā)展，消費(fèi)者對食品的質(zhì)量需求越來越高，因此深入研究及不斷完善水產(chǎn)品保鮮技術(shù)顯得十分緊迫。微凍保鮮能較好地保持水產(chǎn)品新鮮度、保留原有營養(yǎng)成分及抑菌等優(yōu)勢，同時(shí)微凍技術(shù)能減少水產(chǎn)品的冷凍和解凍步驟，降低能源消耗及勞動力成本，減少運(yùn)輸成本與環(huán)境因素的影響。目前研發(fā)適應(yīng)水產(chǎn)品貯藏和運(yùn)輸?shù)奈霰ｕr設(shè)備，研究微凍保鮮技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)合保鮮是其未來發(fā)展方向。